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发表于 2012-7-7 20:42:16
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来自: 中国浙江温州
(接上期)
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1 \, M9 R( b c% d五.与透平罩壳成一体的排气岐管。+ b2 o5 W% ~ P9 p4 K9 @7 O
在世界规模的竞争中,汽车零部件降低造价是重要的议题。在铸造方面,重要任务之一就是从设计自由度着手,发展一体化、中空化,以达到轻量化,降低造价的目的。0 O9 @0 {( e- F& M1 q. I# K% ?
将汽车发动机的透平罩壳和排气岐管一体化,从而省掉两者相连结的法兰等零部件,使重量减轻20%,造价降低30%。
! G# l3 D; v& J) e透平罩壳铸件要求有耐高温氧化性和耐生长性,而排气岐管则主要是热疲劳的寿命问题。要解决这二个方面的要求。9 K6 O8 g3 ?5 S" \
在铸铁表面形成富硅层,可以提高耐高温氧化性,经试验加4%的硅即可达到此目的。而硅量在3.8%以上时,也可满足耐生长性的要求。
- Q) ?$ C X* T5 j- Z热疲劳寿命受制品形状和使用环境影响很大。大体上说,硅量在3.5-5%时(特别是最高时)在各种条件下均可达到提高热疲劳寿命。, l* u4 v% @1 Y* n9 T
球铁含硅在4%以上时,有过共晶的倾向,应注意铁水的流动性和产生石墨漂浮的问题。对此,碳当量(C+1/3Si)宜在5%以下。
, |" c; N* a B& `0 S1 W5 j" P% g因此,硅量在4-5%,碳量在3-5%以下时,可满足两方面的要求,而达到透平顶罩壳与排气岐管整体铸造的目的。
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六.纤维增强的发动机缸体6 c* V0 h$ ^" f& C
汽车的发动机要向轻量化、紧凑化、高性能化方向发展。0 Z x" o6 b$ g, \! K0 F+ e
轻量化主要是发动机中最重的缸体使用铝合金,紧凑化主要是缩短缸体的各缸孔间的尺寸,以达到使缸体全长缩短。高出力是同样的缸体使缸径扩大从而增大排气量,这与简洁化是兼容的。高性能化是使缸体整体铝合金化,使缸孔的热传导好、变形小,从而提高发动机效率,节约能源。& p& u* g5 c8 A( @8 }
原来的缸体多用铝合金压铸,镶铸铸铁缸套,不能满足上述要求。因而开发了整体铝合金发动机缸体,缸孔部分用纤维增强金属。
4 d# T3 V! [: j5 r1 _1 n缸孔部分用陶瓷纤维预制品,其间隙中浸入铝合金液体,置换空气而形成。预制品在压型中定位,与过去用的铸铁衬套同样。将预制品进行预热,固定在支撑物上,支撑物在压型中定位。
! D; n' _+ J3 x9 S: ]4 J' o另外,为使预制品的纤维间隙易于浸入铝液,采用层流压铸法。为防止铝液温度降低,向压射室涂敷粉状润滑剂,压型上涂敷粉状离型剂。铸造后可将支撑物回收反复使用。9 `# \4 |; h/ P
& L7 D' b: F* ~# S; l- Q七.降低制动噪声的高衰减制动鼓材料
' \/ L. h7 }- P J. P9 S近来对汽车制动噪声的要求愈来愈严,在开发高性能制动材料时,在要求改善其可信赖性和耐久性的同时,也要提高其衰减性能。首先在其化学成分的选定上要使其在衰减性、强度、耐热裂等方面都有优良性能。( A! q, C5 n1 j! I/ H- |4 k
材料的化学成分及力学性能
2 O) B, d" l+ F' F# M: R+ D 主要化学成分(%) 抗拉强度 Mpa 硬度 HB
/ O( A& q' v4 N- D3 _( C. O0 U新开发材料 3.7C•2.05Si•Mn•Ca•Cu•Ni•Mo 313 2079 [( U6 y, z/ T6 x; o* \
原用材料 3.2C•2.3Si•0.75Mn 261 212
9 p+ x! `+ b6 S* F" ]5 ~/ w, @- g选定的化学成分如上表所示。C当量高,强度降低,因而添加少量Mn,Cr,Cu等元素补偿。另外考虑了耐热裂性和耐热性,而加了Mo及Ni。
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U# Z$ f) N, S4 j在控制片状石墨铸铁的组织方面,石墨形状为细长的A型石墨,石墨大小均一而且多。在基体组织上为全珠光体,或者是珠光体和少量马氏体(M)或具氏体的混合组织。
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这项材料的衰减率的测定结果表明,测定值是Fe250的三倍以上,从而降低了制动的噪声,在耐裂性方面,裂纹深度改善了40%左右,长度改善了15%左右。并成功地用于工业用车的制动鼓的批量生产。
4 ]/ B6 X6 G0 O' X7 Z8 }; s% d( T八.高强度、高延性的球墨铸铁# f/ c5 e; a2 x ?
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控制球铁的基体组织,可改变其强度和伸长率,但要使两者同时满足要求则比较难。FCD700、800级高强度材料,延伸仅为2-4%。基体为贝氏体的FCAD900,是两方面都具备的材料,但切削加工困难,难以推广。如果有了强度和伸长率高、又可快速切削的球铁,就可代替锻钢,使现在的产品轻量化,又可降低成本。过去也曾借助热处理得到二相组织的球铁,但有成本方面的问题。! s6 O3 H, ]( l3 e
: A" j. x( y% P, U此处介绍的新材料是用现有生产线生产,不经过热处理,或用成本低的热处理制得的球铁(高级球铁)。以FCD450的化学成分为基础,仅添加Ni即可达到高强度,高伸长率。
* A- R4 ?! B: a: B新开发的合金与过去用的合金的力学性能比较
, R9 @ ~+ Y; p, U; f- ]% o材质名 抗拉强度MPa 屈服强度MPa 伸长率 硬度
' w, J* H& s9 ]; s5 H+ s开发合金(D80AS) 750-820 510-560 7-12 229-277
3 U: e9 ^7 P2 J1 n6 GFCD450A 470-530 300-340 12-20 140-212
+ \7 G5 K/ R8 x, k) c. UFCD800A 800 480 2 201-331# l8 i1 j) @% c- g! b* W7 k
FCAD900 900 600 8 277-3115 T7 m( m' b( ^) q, M
铸铁中加入少量的Ni可改善其对壁厚的敏感性,Ni是促进铁素体的元素,约在5%(质量比)以上,即出现马氏体。再增加Mn含量则析出贝氏体。Ni含量调到3%、铸态下球状石墨周围残存有铁素体,在其周围为珠光体。此时,特别是距石墨远的部分,组织变成细微的珠光体,而提高了强度,铁素体的存在可以确保适当的延性,而成为高强度、高延性,也就是由于Ni的铁素体的促进作用,Mn则促进粒界偏析而生成细微的珠光体,从而使基体复合化,是此项合金的特点。2 h# c) ^. b8 S+ e- s2 K8 |2 N
$ P( `, k/ z, L: I J, C: _由于冷却条件是铸态的,壁厚受到限制,抗拉强度800Mpa、伸长率10%时,冷却速度约在0.1-1.0℃/sec范围,也就是壁厚在7mm-90mm左右,很多汽车、电力机械的部件都可包括在内。 (待续)& i2 v! D; r1 ?: _" K' l6 s" N6 K
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